1. 把ShaderGraph当"搭积木"之前,先理解三件事
很多兄弟拿到ShaderGraph的第一步,是照着官方案例或者B站教程把节点拖出来,连完了跑起来,效果是有的,但脑子里其实没有形成"这玩意儿是怎么想出来的"的底层逻辑。等到换个需求,比如把教程里的溶解改成边缘光,把UV扭曲改成极坐标扭曲,马上就卡住了。我自己在项目里带过好几个新人,几乎无一例外会在这一步栽跟头。
所以这篇"Unity官方ShaderGraphNode案例(一)",我打算换个讲法,不按节点面板顺序一个节点一个节点地过,而是先带你建立一套"数据流"的思维方式,再把官方节点库里那些出场率最高的节点逐个拆开,讲清楚每个节点到底在算什么、输出的是什么范围的数据、适合接在哪条线上。这一篇先把数学、UV、纹理、Fresnel这几大核心家族讲透,配上两个可以直接抄作业的实战案例。
在正式开始之前,有三件事必须刻在脑子里。
第一,ShaderGraph的本质是一张"数据流图",不是"操作步骤图"。 很多人习惯性地从左往右看节点图,觉得左边是输入、右边是输出,连线是从上到下执行的。不对。ShaderGraph最终会被编译成一段HLSL代码,节点和节点之间的连线,描述的是数据的依赖关系,而不是执行先后顺序。GPU在跑的时候,是并行地计算每个像素的,编译器会根据连线关系生成一份拓扑排序后的代码。所以你在面板里把节点摆得多乱都没关系,编译出来的代码顺序不会变。这一点决定了你排查问题的方式:你要追踪的是"数据从哪个节点来、经过了什么样的运算、最终到哪里去",而不是"哪个节点先执行"。
第二,节点按功能可以分成四大类,这个分类决定了你排查问题的思路。 第一类是数学类节点,Add、Multiply、Lerp、Smoothstep、Clamp这些,它们的本质是对数值做运算;第二类是输入类节点,UV、Position、Time、Vertex Color、Camera这些,它们从渲染管线里取数据进来;第三类是纹理采样类节点,Sample Texture 2D、Texel Size、Flipbook,它们负责从贴图里取数据;第四类是操作类节点,比如Transform、Split、Combine、Remap,它们负责数据的格式转换和范围映射。你去看官方那套节点库,翻来覆去其实就这么几类。一旦你建立了这个分类,看到一张复杂节点图的时候,就能快速判断出哪一块是"取数据"、哪一块是"算数据"、哪一块是"转格式"。
第三,ShaderGraph里所有节点输出的数值,回到GPU层面都是0到1之间或者-1到1之间的浮点数,但不同节点的输出范围完全不一样,这个范围决定了你下一步该接什么节点。 比如UV节点的输出是0到1,Fresnel节点的输出也是0到1,但Position节点的输出可能是-5到5甚至更大,噪声节点的输出是0到1,法线节点的输出是-1到1。很多效果做不出来,就是因为没搞明白当前这条线上数据的范围,把一个0到1的数据直接接到一个需要大数值的输入上,结果整个画面变成纯黑或者纯白。调试的时候,最常用的手段就是盯住中间某个节点的输出,在Preview窗口里看它的灰度图或者颜色图,判断当前数据大概在什么范围。
这三件事,是这一整个系列的基础。下面开始逐个拆节点。
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2. 数学节点才是ShaderGraph的"编程语言":从Lerp到Smoothstep
说实话,ShaderGraph里最容易被人忽略、但恰恰最核心的,就是数学节点那一栏。很多人一上来就去找"看起来高级"的节点,比如Voronoi、Fresnel、Triplanar,结果效果做不出来,兜兜转转发现最后还是要回到Lerp和Smoothstep上来。数学节点就是ShaderGraph的编程语言,你写C#的时候不可能不用if、不用for,你在ShaderGraph里就不可能不用Add、Multiply、Lerp这些东西。
2.1 Lerp:ShaderGraph里最重要的一条公式
Lerp的全称是Linear Interpolation,线性插值。它的数学本质是a + (b - a) * t。a和b是两个输入值,t是插值因子,范围在0到1之间。当t等于0的时候,输出完全等于a;当t等于1的时候,输出完全等于b;t在0.5的时候,输出是a和b的中点。
就这么简单的一条公式,能玩出花来。我举一个最常见的例子:颜色混合。要做"根据视角距离切换颜色"的效果,比如武器靠近敌人时从银白色变成红色警告色,你可以把DistFromCamera这个值经过Smoothstep映射到0到1的范围,然后接Lerp的两个颜色输入,输出就是两种颜色随距离渐变。本质上,Lerp就是三路输入、一路输出的一个混音台,t是推子。
但这里有一个特别容易踩的坑,就是t的值域。Lerp本身不会帮你把t限制在0到1之间。如果t是1.5,那输出的结果就是a + (b - a) * 1.5,相当于超出了b,继续往b的方向"外插"了,得到的结果可能大于b,这在颜色上通常会导致过曝或者奇怪的颜色溢出。在位置偏移上可能导致模型外翻。所以你在接t输入之前,一定要确认这个数据是不是已经限制在0到1范围了,没有的话先接一个Saturate或者Clamp。项目里很多"颜色不对、莫名偏亮"的bug,最后查到都是这里出的问题。
2.2 Smoothstep:做"自然过渡"的首选工具
Smoothstep在ShaderGraph里的输入有Edge1、Edge2和In三个。它的作用是:当In小于等于Edge1的时候输出0,大于等于Edge2的时候输出1,在两者之间做一个三次平滑曲线过渡。和Lerp的线性过渡不同,Smoothstep在两端是缓入缓出的,不会有那种机械的"咔一下"的突变感。
我刚接触ShaderGraph的时候,一直分不清Smoothstep和Lerp到底该用哪个。后来总结出一个经验:Lerp适合做"量"的混合,Smoothstep适合做"区间的判断和过渡"。举个例子,做溶解效果的时候,你需要把噪声值和一个阈值对比,低于阈值就消失、高于阈值就保留。如果直接用Step节点,边缘会非常生硬,是硬切的锯齿感;如果换成Smoothstep,设定边缘宽度,就能得到一个渐渐溶解的过渡带。Smoothstep的输出天然就在0到1之间,可以直接接Lerp的t,也可以接Alpha。这一点在第六章的实战案例里会再用到。
另外提一句,ShaderGraph里Smoothstep对应的底层HLSL是smoothstep(min, max, x),内部实现是先把x clamp到0到1,然后做t * t * (3 - 2 * t)。这个三次曲线就是"平滑"二字的来源。知道这个公式之后,你就能理解为什么Smoothstep的输出在0.5附近变化最快,而在两端变化最慢了。
2.3 Clamp、Saturate、Step、Remap:数值的"交通管制"
这四个节点经常被误用,我放在一起讲。
Clamp的意思是裁剪,把输入值限制在Min和Max之间,小于Min的变成Min,大于Max的变成Max。类比水龙头的限流器,水压多大都无所谓,出水就那么多。Saturate等价于一个固定Min为0、Max为1的Clamp,因为太常用所以单独列了一个节点。实践中我一般这么分:确定要限制在0到1的,直接用Saturate;需要限制在自定义范围的,用Clamp。
Step节点是做一个"阈值判断":当输入大于等于Edge时输出1,否则输出0。这就是ShaderGraph里的if。但它没有a分支和b分支,只输出0或1。用Step可以做硬边效果、做bool开关、做区域遮罩。有个小技巧:如果你需要一个"大于等于阈值时输出自定义值A,否则输出自定义值B",可以Lerp(B, A, Step(edge, x)),用Step的输出当Lerp的t。这是个非常经典的组合,能替代一大串节点。
Remap节点的用途是"重映射数值范围"。它的输入有In、In Min Max和Out Min Max。比如噪声输出是0到1,但你想让它变成-1到1来驱动法线偏移,用Remap把In Min Max设为0到1、Out Min Max设为-1到1就行了。它的本质就是先归一化再缩放平移。这里有一个硬性要求,In Min Max这两个值不能相等,否则公式里分母为0,会出现除以0的NaN数据,在GPU上表现就是一片黑或者一片花。这也是很多人做Remap的时候莫名其妙踩到的坑。
2.4 程序化节点(Gradient Noise、Simple Noise、Voronoi):做随机但连续的东西
官方节点库里有一组程序化纹理节点,最常用的就是Simple Noise、Gradient Noise和Voronoi。它们不是从贴图里取数据,而是通过数学计算生成噪声。Simple Noise和Gradient Noise输出的都是大概0到1范围的灰度值,适合做扰动、溶解、地形起伏这类需求。Voronoi输出的是细胞状图案,适合做裂纹、鳞片、马赛克。
但我必须在开头就给你泼一盆冷水:程序化噪声节点在GPU上开销不低。尤其是Voronoi,内部循环次数多,在移动端高分辨率屏幕上全屏铺开的时候,性能会明显下降。我做过一次测试,在骁龙中端芯片上,全屏使用Voronoi的Shader比使用纹理采样的Shader帧率掉了将近20%。所以项目里如果追求移动端性能,能用贴图采样的就不要用程序化噪声,或者把噪声分辨率降下来。官方那个Simple Noise的精度也分低中高,调成High之后计算量是指数级上升的,不是线性增长。
3. UV与纹理节点:操作UV就是操作整张贴图的生命线
纹理采样这组节点,是材质表现的核心。你在网上看别人的ShaderGraph图,会发现有一半的连线都是围绕着UV和Sample Texture 2D在转。这一节我把UV节点、Tiling And Offset、Sample Texture 2D、Texel Size、Flipbook串起来讲一遍,因为它们本质上是一套东西:怎么把纹理坐标算出来,怎么从贴图里取值。
3.1 UV的本质:一张贴在模型上的"坐标纸"
UV节点的输出是一个Vector2,但ShaderGraph里的UV节点默认输出其实是Vector4,其中r和g分量分别对应U和V坐标,b分量一般是0,a分量是1。这个很多人没注意,看到输出是四维就懵了。实际我们用得最多的是r和g两个分量。
UV坐标本身没有绝对单位,它是一个从0到1的相对坐标,对应着贴图从左下角到右上角的横纵方向。你把UV坐标想成一张坐标纸,贴图上的每个像素都有一个对应的UV位置。模型上每个顶点都存储了自己的UV坐标,GPU在渲染三角形的时候,会对每个顶点的UV做插值,得到像素级别的UV值,然后拿去采样贴图。
这里有个关键点:UV坐标会超出0到1的范围吗?会。当模型网格上的UV本身就超过1,或者你在ShaderGraph里给UV做了乘法(比如Tiling设为2),UV就会超出0到1。这时候实际采样出来的颜色取决于贴图的Wrap Mode设置。Repeat模式下,超出的部分会自动循环重复贴图;Clamp模式下,超出的部分会一直采样边缘像素,看起来是拉伸的颜色。理解这个之后,很多"贴图为什么会拉出一条色带"的疑问就迎刃而解了。
3.2 Tiling And Offset:一个节点搞定平铺和滚动
Tiling And Offset节点的功能很简单:输入UV,乘以Tiling,加上Offset,输出新的UV。数学上就是newUV = uv * Tiling + Offset。Tiling大于1,贴图就在U、V方向上平铺更多次;Offset大于0,贴图就沿着相应方向滚动。
这个节点最常见的用法有两个。一个是做无限循环的地面或墙面,Tiling设成模型尺寸对应的倍数,把贴图平铺上去。另一个是做滚动背景,比如水面流动、传送带移动,给Offset的U或者V方向接一个由Time节点驱动的数值,贴图就会持续滚动,看起来像在流动。注意Time节点默认的输出是秒数,直接接Offset的话速度非常快,通常要乘一个很小的系数,比如0.01或者0.02,这个系数就是滚动速度。
还有一个经验之谈:如果你用的是Sample Texture 2D节点,它自带的Tiling和Offset输入可以直接设置,不需要单独再接一个Tiling And Offset节点。很多新手把Tiling And Offset连出来再进Sample Texture 2D的UV口,多绕了一圈,性能上虽然损失不大,但维护起来容易乱。ShaderGraph面板上每个Sample Texture 2D节点下面都有Tiling和Offset两个输入接口,直接填数值或者接变量就行。
3.3 Sample Texture 2D:采样的背后发生了什么
Sample Texture 2D是整个ShaderGraph里最重要的节点,没有之一。它的三个输入:Texture、UV、Sampler,分别决定"采哪张贴图""在哪个位置采样""用什么采样方式"。输出就是采样得到的RGBA颜色。
先说UV。前面说了UV是0到1的相对坐标,贴图实际是由一个个像素(texel)组成的。假设一张纹理是256x256像素,那么UV坐标的1/256就是横向上一个像素的宽度。GPU在某个UV位置采样时,会看这个UV落在哪个像素区间内,然后取那个像素的颜色,这就是最朴素的最近邻采样。如果启用了双线性过滤,GPU会取相邻四个像素做加权平均,得到一个更平滑的颜色。
再说Sampler,ShaderGraph默认的采样器会跟随纹理导入设置,但在Graph面板里也能覆盖。常用的有三种:Linear、Point、Trilinear,分别对应双线性过滤、最近邻、三线性Mipmap过滤。做像素风、像素化效果的时候会用Point,做普通贴图用Linear,做需要Mipmap过渡的场景用Trilinear。这里有个移动端优化点:开启Mipmap并让GPU自动选择Mip等级,在远处物体上能大幅减少采样闪烁和显存带宽压力。但Mipmap会增加纹理内存,通常是额外的三分之一左右,项目里要根据贴图重要性取舍。
3.4 Texel Size和Flipbook:两个容易忽略但很有用的节点
Texel Size节点输入一张纹理,输出一个Vector2,分量分别是纹理宽度的倒数和高度的倒数,即1/width和1/height。它能告诉你"这张贴图里一个像素对应多少UV单位"。这个节点最典型的用法是做像素对齐,比如你希望一个移动的图案每帧正好移动一个像素,或者做描边的时候把边缘宽度定义为"1个像素",就可以用Texel Size输出乘上预设的宽度系数来计算偏移量。在UI特效和2D游戏里这个节点出场率相当高。
Flipbook节点用来采样序列帧贴图。输入UV、Texture、Rows、Columns和Frame,其中Frame通常接Time反推出的帧号。它能自动在你的UV范围内计算当前帧对应的子区域UV。做粒子特效、火焰、爆炸动画的时候特别好用。要注意Rows和Columns必须和你实际贴图的行列数一致,否则会采出相邻帧的碎片。另外Frame节点的输入是连续的浮点值,Flipbook内部会做floor取整,所以即使你直接接Time,它也会按整数帧切换。
4. Fresnel与边缘检测:让"边缘"成为视觉焦点
从这一节开始讲偏视觉表现的节点。Fresnel(菲涅尔)效应在物理世界里随处可见——你从侧面看水面,远处的水面会比近处的亮;看玻璃杯的边缘,比中心更通透。这些东西的底层物理原理很复杂,但ShaderGraph里官方已经帮我们封装成了Fresnel Effect节点,几根线一连就能做出很漂亮的边缘光、护盾、玻璃边缘效果。
4.1 Fresnel Effect节点的数学本质:法线和视线的夹角
Fresnel Effect节点内部做的事,数学上就是1 - dot(N, V)。N是表面法线方向,V是视线方向(从表面指向相机)。点积的结果是N和V的夹角的余弦值。当视线垂直于表面(正对着你)的时候,N和V方向几乎一致,夹角接近0度,cos接近1,那么1 - dot(N, V)接近0;当视线掠射表面(几乎平行)的时候,夹角接近90度,cos接近0,那么输出接近1。所以Fresnel Effect节点的输出在0到1之间,数值越大,说明这个像素越靠近模型的边缘轮廓,数值越小说明越靠近正对相机的位置。
这个节点有个默认的Power输入,默认值是5,它会把上面那个结果再做一个Power运算:pow(1 - dot(N, V), Power)。Power值越大,高亮区域越收缩到更窄的边缘;Power值越小,高亮范围越宽。理解了这一点,你就能精准控制边缘光的宽窄,而不用像很多教程那样"随便调一个值看看效果"。
4.2 用法一:边缘光(Rim Light)
边缘光是Fresnel最经典的用法。把Fresnel Effect的输出接一个颜色节点,就能得到一层附着在模型边缘的光。但直接接颜色会有问题:Fresnel输出是连续的渐变,从边缘到中心慢慢减淡。如果你想要"只有边缘有光、其他区域完全不受影响",就该在中间加一个Smoothstep,把Fresnel输出在0.3到0.6之类的区间内做一次陡峭的过渡,再把结果接去乘颜色。这样出来的边缘光范围干净,不会糊成一团。
我做过一个能量护盾的效果,就是Fresnel输出加Smoothstep,再接一个从蓝色到青色的Lerp渐变,最后叠加一个扰动噪声让边缘光不规则地闪烁。整体连线不超过15个节点,但表现效果比很多直接上贴图的方案都要好。原因在于Fresnel是基于视角的,你环绕物体观察时边缘光会自然地跟随视角变化,这种动态感是静态贴图画不出来的。
4.3 用法二:描边(Outline)的两种思路
"Unity shader 描边"在热搜词里排名很靠前,我也在这里展开讲。ShaderGraph里做描边,常见的有两条路线:第一条是外描边,第二条是内描边。两条路线原理完全不同,适用场景也不同。
外描边的思路是:用一个pass渲染模型背面,把顶点沿着法线方向向外偏移一段距离,然后输出纯色。这样模型正面正常渲染,背面偏移后的轮廓露出来一圈,就形成了描边。在ShaderGraph的Surface选项里把Render Face设为Back,然后在顶点阶段把Position节点(Object Space)加上Normal节点乘以描边宽度,最后输出颜色,就能实现。这个方案实现简单、效果锐利,适合卡通渲染。缺点是无法处理凹面区域,模型内部凹陷的地方描边会被遮挡穿模。
内描边(也叫边缘检测)的思路是:对场景深度或者法线做卷积检测,找到深度或法线发生突变的像素,把这些像素标记为边缘。这个方案适合后处理,能对任意场景物体统一描边,不会穿模,但开销大、需要访问深度纹理,在ShaderGraph里做完整的内描边比较麻烦,一般要在URP的Renderer Feature里配合Full Screen Shader Graph来做。
初学者我建议先掌握外描边,逻辑直观、改动小。等你对ShaderGraph和渲染管线都熟悉了,再去做内描边。我在后面的实战案例章节会给出具体连线。
4.4 关于Power参数和"法线不标准"的坑
Fresnel Effect节点有一个很容易被忽略的细节:它对法线的质量非常敏感。如果你的模型没有导入法线贴图,直接用默认法线,边缘光会很光滑规整。但一旦接了法线贴图,法线贴图里的高频细节会被Fresnel放大,边缘光会变成一种"毛毛糙糙"的破碎感,有时候反而好看,有时候就很脏。这个效果取决于法线贴图的强度。如果不想要太碎,可以降低法线贴图的强度,或者把Fresnel的Power调大,让高光区域收缩到更窄的边缘,减少破碎感可感知的面积。
另一个坑是:Fresnel Effect节点内部默认使用世界空间法线和视角向量。如果你的Shader要支持物体缩放,或者模型用了非等比缩放,世界法线方向会被缩放矩阵扭曲,导致边缘光在物体不同面上明暗不一致。解决办法是在Shader的投影空间或对象空间单独计算,但这在ShaderGraph里不太方便,通常会写一个自定义函数节点来处理。绝大多数普通项目不需要管这个问题,只要不是非等比缩放就没事。
5. 节点的数据流与精度:为什么同一个图在不同平台表现不同
很多兄弟遇到过这种情况:同一张ShaderGraph在编辑器里效果很棒,打包到手机上或者另一个平台,效果完全变了,颜色不对、边缘锯齿、闪烁。这里面的原因,一半出在数据流的理解上,另一半出在精度选择上。这一节专门聊这两个坑。
5.1 执行顺序是编译器决定的,不是面板位置决定的
前面我说过,ShaderGraph是一个有向无环图(DAG),节点的执行顺序由依赖关系决定,跟你在面板上摆放的位置无关。你可以在编辑器左侧的Graph Inspector里选中某个节点,右键选"Show Generated Code"——对,ShaderGraph支持查看生成出来的HLSL代码。
打开生成的代码,你会发现它把节点图翻译成了一个函数,函数的开头先声明各个中间变量,然后按拓扑顺序依次计算。你对节点图做的任何修改,都会实时反映在这段HLSL代码里。这个功能是我调试ShaderGraph最重要的工具之一。当效果不对的时候,我会先看生成的HLSL,找到出问题的那一行,然后顺着反推是哪个节点算错了。
这里还藏着一个性能优化的秘密:ShaderGraph编译阶段会做常量折叠和死代码消除。意思是,如果一个节点的输出最终没有连到Master Node上,或者它连到了一个你从来没有使用过的分支上,编译器很有可能会把它整个优化掉。所以你在面板上看到的一大堆节点,真正打包到GPU上的可能只有其中的一部分。结论就是:不要光数节点个数来估算性能,要以最终的HLSL为准。
5.2 Precision精度选择:Float、Half和移动端谜案
ShaderGraph里每个数值节点和属性都有一个Precision选项,默认是Inherit,可以改成Float或Half。Float是32位单精度浮点,Half是16位半精度浮点。一半精度能省一半的寄存器带宽和计算开销,但精度范围小,容易丢精度。如果你的法线、世界坐标、大范围UV这些数据用Half计算,在移动端低端GPU上经常会出现banding(色彩断层)或者顶点抖动。
我的经验是遵循下面几条原则:
- 世界空间位置、法线方向、视线方向这类大范围或者对精度敏感的向量,用Float。
- 颜色、UV坐标、时间这类取值范围集中在0到1之间、需求精度不高的数据,可以用Half。
- 做运算的中间结果,如果后面紧接着要做除法、三角函数、幂函数,尽量用Float,因为这些函数对精度非常敏感,Half的误差会被放大。
另一个移动端特有的大坑是,不同GPU对Half的支持程度不一样。PC和主机端基本都支持FP32和FP16;移动端大多数GPU支持FP16,但有些老旧的GPU会偷偷把Half全部降级成Float,或者反过来把Half当成低精度做,导致结果差异很大。所以项目里同一个ShaderGraph在不同手机上表现不同,首先要查的就是Precision设置。
5.3 怎么看性能瓶颈:Node Inspector和Overdraw
ShaderGraph编辑器里右上角有一个性能指示器(在Graph Inspector旁边),它会把当前图里的高开销节点标出来,比如Usample、Voronoi、复杂的数学运算等,有一个性能预算条。注意这个预算只是一个启发式估测,不代表实际帧耗时,但能帮你快速定位"这个图是不是太重了"。
实际项目里,我一贯的做法是:先用Frame Debugger看Draw Call和Shader变体数量,再用RenderDoc抓一帧,看每个Pass的GPU指令数。如果某个Shader的指令数明显偏高,回到ShaderGraph里检查是不是用了太多的Sample Texture 2D节点(每多一次采样就多一份显存带宽压力),或者是不是在Full Screen效果里跑了一个高精度的Voronoi。ShaderGraph的性能问题,80%出在纹理采样次数和精度选择上,剩下20%才是节点数量。
5.4 属性(Property)和SubGraph的工程化经验
工程化方面,我有两个建议。第一个是:凡是需要美术在Inspector里调的数值,一定做成Property,不要写在节点里写死。比如边缘光颜色、宽度、强度、流动速度,都暴露成属性,并给属性设置合理的默认值。这样美术拿到材质球之后可以直接调参,不用打开ShaderGraph去改节点。第二个是:超过15个节点的功能块,建议封装成SubGraph。SubGraph就是自定义的节点组,可以设置输入输出参数。封装好处不只是复用,更重要的是隔离复杂度,主图变得清爽,排查问题的范围也变小。我见过有些项目的ShaderGraph主图里堆了上百个节点,连线密密麻麻像蜘蛛网,调试一次能把人逼疯。拆成三四个SubGraph之后,问题定位快得多。
SubGraph性能上也有一个点:它是作为函数调用来编译的,如果一个SubGraph在多个地方引用,生成的HLSL可能会内联展开,导致代码体积变大。但运行时性能主要看GPU指令数,不是看HLSL的行数,所以这个影响不大。真正要注意的是SubGraph内部的属性节点:如果SubGraph里用了属性,而这些属性在多个SubGraph里重复定义,打包的时候会产生重复的Shader属性,容易造成材质球上参数对不上。规范做法是所有属性都定义在顶层主图里,SubGraph只通过输入参数接收数据。
6. 两个从官方案例反推出来的可复现节点组合
前面讲了很多原理,最后这部分我们落到实操上。我选两个官方节点案例里反复出现的组合,分别对应"消失/溶解"和"边缘表现"两大类需求,把连线路径完整列出来,方便你直接照着搭,搭完再按需求去改参数。
6.1 案例一:噪声溶解消失(Noise + Step + Lerp + AlphaClip)
溶解效果是ShaderGraph里最常被问到的一个案例,不管是大佬群还是社区,隔三差五就有人问"怎么让物体从下往上消失""怎么让物体碎成一块块消失"。这个效果的核心逻辑其实很简单:用噪声值做掩码,阈值以下的部分剪掉,阈值以上的部分保留。
完整连线如下:
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UV节点连到Position节点上?不对,这里要用模型的世界坐标或者对象坐标,不能用UV。因为UV是模型展开的,很多模型的UV有重叠区域,用UV做溶解会出现不该消失的地方也消失了。更稳的是用Position节点(Object Space),把Position的XYZ分量用Split拆出来,取XY或者XYZ都行,接出三维坐标供噪声采样。
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Position输出接到Simple Noise(或者Gradient Noise)的UV输入上。Simple Noise的Scale属性控制噪声的疏密,Scale越大,噪声颗粒越小、溶解的边缘越碎。我一般先用默认的10,再按效果调整。这里值得注意的是:Simple Noise的Scale属性其实会换算成内部频率,Scale越大,噪声图缩放越小,碎块感越强。
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Simple Noise的输出接到Step节点的In输入。Step的Edge输入接一个属性,名字叫DissolveAmount(溶解程度),范围设为0到1。当DissolveAmount超过某个点的噪声值时,Step输出0,这个像素就被裁剪掉;低于噪声值时,输出1,保留显示。这样就完成了"从有到无"的溶解。
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把Step的输出同时接到Master Node(URP Lit或者Built-in的PBR)的Alpha输入,并把Surface Options里的Alpha Clip打开(勾选Alpha Clipping),然后Alpha Clip Threshold设成0.5。这样Step输出0的区域会被直接丢弃,而不是变成透明——这是关键,Alpha裁剪不会参与半透明排序,性能也好。
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如果你想要溶解边缘有一圈燃烧的亮色,可以在Step前面多拉一个分支:用Smoothstep对Simple Noise的输出做一个范围选择。比如Smoothstep的Edge1设为DissolveAmount,Edge2设为DissolveAmount + 0.05,这样在"即将被裁剪掉"的窄带内输出从1到0的渐变,把这个值乘一个橙色或者高温色,加到最终的Base Color上。再把输出接到Lerp的两个颜色输入之间,效果就是边缘一圈发光、内部是原色。
跑通这个案例之后,你可以尝试两项改动:把Scale调大,颗粒感变小,出现"像素级"溶解;把Position节点换成Screen Position,让溶解跟随屏幕而非模型,适合做全屏转场。每一个改动都会让你对噪声、坐标空间的理解更深一层。
6.2 案例二:菲涅尔边缘光 + 卡通描边(Fresnel + Smoothstep + Add + 外描边)
这个案例适合做角色高亮、选中标记、技能释放预警这类需求。包含两部分:一部分是正面渲染时叠加的菲涅尔边缘光,另一部分是背面偏移生成的外描边。
外描边部分:
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在Graph Inspector的Surface Options里,把Render Face设为Back,并勾选Alpha Clip或者Cull Mode设置。实际上要做到"背面的描边",需要创建一个单独的ShaderGraph或者用SubGraph嵌套。一个简单做法是:新建一个URP Lit ShaderGraph,把Surface选项的Render Face改成Back,然后把Normal Vector节点(Object Space)乘上一个描边宽度属性,加到Position节点(Object Space)上,作为顶点偏移位置。最后把Master Node的Base Color输出为纯色,就得到了一个描边用的pass。
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注意这个描边pass要放在正常材质上面一层叠加。通常做法是做两个材质球,一个正面材质、一个描边材质,描边材质套在模型外面稍微大一圈的副网格或通过Render Queue叠加。
菲涅尔边缘光部分:
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在正常材质的ShaderGraph里,添加Fresnel Effect节点。把它的Power属性暴露成EdgePower,默认值可以设成3。
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为了保证边缘光只在"正对相机以外的轮廓区域"出现,接一个Smoothstep,Edge1设为0.2,Edge2设为0.6。这一步会把Fresnel的连续渐变变成一个窄带开关。
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把Smoothstep的输出乘以一个颜色属性RimColor,加到Base Color或者Emission通道上。加到Emission的好处是边缘光会自发光,不受场景光照影响,在暗场景里特别明显。接Emission的时候注意,超过1的HDR值会触发泛光,如果你希望有发光效果,可以故意把RimColor的颜色值设为大于1的值(比如1.5倍强度的橙色)。
跑通之后,你可以试着把Smoothstep的两个Edge值从常数改成属性,命名为RimStart和RimEnd,这样美术就可以在不打开ShaderGraph的情况下自由调整边缘光的"开始位置"和"收窄程度"。调整的时候注意,Edge1越大,边缘光越靠近模型轮廓;Edge2和Edge1差距越小,边缘光就越细越锐利。
6.3 这两个案例背后的共同套路
把这两个案例放在一起看,你会发现一個模式:几乎所有ShaderGraph效果,都是在"输入数据 -> 数学变换 -> 范围映射 -> 输出应用"这条主线上做文章。溶解效果用的是"噪声 + Step + Alpha裁剪",边缘光用的是"法线视角夹角 + Smoothstep + 颜色叠加",但它们的骨架完全一致:先取一个基础数据,做一次数学变换把它变成我们所需要范围的掩码,最后把掩码应用到颜色或透明通道上。
搞懂这个统一规律之后,你再去网上看别人的节点图,就不会觉得"哇好复杂",而是能一眼识别出"哦,这里是在算掩码""哦,这里是把掩码喂给Lerp做混合""哦,这里是在对最终颜色做后处理"。这种拆解图的能力,比记住任何单个节点的用法都重要,也是我写这一整个系列的初衷。
最后分享一个我平时调试ShaderGraph最常用的小技巧:在节点预览上打开彩色图,然后把鼠标悬停在某个连线端点上,ShaderGraph会在预览窗口里单独显示这条线的输出。如果是灰度数据,可以临时接一个Split节点,把某个分量取出来单独显示,这样能快速定位数据范围。很多玩不明白的新手,卡在"明明连对了但是效果不对"上,其实就是没有养成拆分量看灰度图的习惯。你把这个习惯养成了,ShaderGraph的排查速度至少快一倍。
